Стаклена влакна се односе на групу производа направљених од појединачних стаклених влакана комбинованих у различите облике. Стаклена влакна се могу поделити у две главне групе према њиховој геометрији: континуирана влакна која се користе у предиви и текстилу и дисконтинуирана (кратка) влакна која се користе као лајсне, ћебад или плоче за изолацију и филтрацију. Стаклена влакна се могу обликовати у предиво слично вуни или памуку и ткати у тканину која се понекад користи за драперије. Текстил од стаклених влакана се обично користи као материјал за ојачање ливених и ламинираних пластика. Стаклена вуна, дебели, пахуљасти материјал направљен од дисконтинуираних влакана, користи се за топлотну изолацију и апсорпцију звука. Најчешће се налази у преградама и труповима бродова и подморница; одељцима мотора аутомобила и облогама панела каросерије; у пећима и клима уређајима; акустичним зидним и плафонским панелима; и архитектонским преградама. Стаклена влакна се могу прилагодити за специфичне примене као што су тип Е (електрични), који се користи као електрична изолациона трака, текстил и арматура; тип Ц (хемијска), који има супериорну отпорност на киселине, и тип Т, за топлотну изолацију.
Иако је комерцијална употреба стаклених влакана релативно скорија, занатлије су током ренесансе стварале стаклене нити за украшавање пехара и ваза. Француски физичар, Рене-Антоан Фершо де Реомир, произвео је текстил украшен финим стакленим нитима 1713. године, а британски проналазачи су поновили тај подвиг 1822. године. Британски ткач свиле направио је стаклену тканину 1842. године, а други проналазач, Едвард Либи, изложио је хаљину исткану од стакла на Колумбијској изложби 1893. године у Чикагу.
Стаклена вуна, пахуљаста маса дисконтинуираних влакана у насумичним дужинама, први пут је произведена у Европи на прелазу векова, коришћењем процеса који је укључивао хоризонтално извлачење влакана из штапића на обртни бубањ. Неколико деценија касније, развијен је и патентиран процес предења. Изолациони материјал од стаклених влакана произведен је у Немачкој током Првог светског рата. Истраживање и развој усмерени на индустријску производњу стаклених влакана напредовали су у Сједињеним Државама 1930-их, под руководством две велике компаније, Owens-Illinois Glass Company и Corning Glass Works. Ове компаније су развиле фина, савитљива, јефтина стаклена влакна извлачењем растопљеног стакла кроз веома фине отворе. Године 1938, ове две компаније су се спојиле и формирале Owens-Corning Fiberglas Corp. Сада једноставно позната као Owens-Corning, постала је компанија са годишњим прометом од 3 милијарде долара и лидер је на тржишту фибергласа.
Сировине
Основне сировине за производе од фибергласа су разни природни минерали и произведене хемикалије. Главни састојци су силицијумски песак, кречњак и сода. Остали састојци могу да укључују калцинисану алуминијум оксид, боракс, фелдспат, нефелин сијенит, магнезит и каолинску глину, између осталог. Силицијумски песак се користи као средство за формирање стакла, а сода и кречњак првенствено помажу у снижавању температуре топљења. Други састојци се користе за побољшање одређених својстава, као што је боракс за хемијску отпорност. Отпадно стакло, такође названо крхот, такође се користи као сировина. Сировине морају бити пажљиво измерене у тачним количинама и темељно помешане (тзв. мешање) пре него што се истопе у стакло.
Производња
Процес
Топљење
Када се серија припреми, она се убацује у пећ за топљење. Пећ се може загревати електричном енергијом, фосилним горивом или комбинацијом ова два. Температура мора бити прецизно контролисана како би се одржао гладак и стабилан проток стакла. Растопљено стакло мора се одржавати на вишој температури (око 1371°C) од других врста стакла да би се обликовало у влакна. Када се стакло растопи, преноси се до опреме за обликовање преко канала (предложишта) који се налази на крају пећи.
Формирање у влакна
За формирање влакана користи се неколико различитих процеса, у зависности од врсте влакана. Текстилна влакна могу се формирати од растопљеног стакла директно из пећи, или се растопљено стакло може прво довести у машину која формира стаклене кликере пречника око 1,6 цм. Ови кликери омогућавају визуелни преглед стакла на присуство нечистоћа. И у процесу директног топљења и у процесу топљења мермера, стакло или стаклени кликери се доводе кроз електрично загрејане чауре (такође се називају млазнице за предење). Чаура је направљена од платине или металне легуре, са од 200 до 3.000 веома финих отвора. Растопљено стакло пролази кроз отворе и излази као фине нити.
Процес континуираног филамента
Дуга, непрекидна влакна могу се произвести поступком континуиране филамената. Након што стакло прође кроз рупе у чаури, више нити се хвата на брзој машини за намотавање. Машина за намотавање се окреће брзином од око 3 км у минути, што је много брже од брзине протока из чаура. Затезање извлачи филаменте док су још растопљени, формирајући нити пречника који је делић пречника отвора у чаури. Наноси се хемијско везиво које спречава ломљење влакана током касније обраде. Филамент се затим намотава на цеви. Сада се може увијати и савијати у пређу.
Процес производње резаних влакана
Алтернативна метода је поступак са стапленим влакнима. Док растопљено стакло струји кроз чауре, млазеви ваздуха брзо хладе филаменте. Турбулентни млазеви ваздуха такође ломе филаменте на дужине од 8-15 инча (20-38 цм). Ови филаменти падају кроз спреј мазива на ротирајући бубањ, где формирају танку мрежу. Мрежа се извлачи из бубња и развлачи у континуирани прамен лабаво састављених влакана. Овај прамен се може прерадити у пређу истим поступцима који се користе за вуну и памук.
Исецкана влакна
Уместо да се обликује у пређу, континуирани или дугачки прамен може се исецкати на кратке комаде. Прамен се монтира на сет калема, који се назива кошуља, и провлачи се кроз машину која га сече на кратке комаде. Исецкана влакна се обликују у простирке којима се додаје везиво. Након сушења у пећи, простирка се намотава. Различите тежине и дебљине дају производе за шиндру, кровне плоче или декоративне простирке.
Стаклена вуна
Ротациони или спинер процес се користи за производњу стаклене вуне. У овом процесу, растопљено стакло из пећи тече у цилиндрични контејнер са малим рупама. Како се контејнер брзо окреће, хоризонтални млазеви стакла излазе из рупа. Млазеви растопљеног стакла се претварају у влакна помоћу надоле усмереног млазева ваздуха, врућег гаса или оба. Влакна падају на транспортну траку, где се међусобно испреплићу у рунасту масу. Ово се може користити за изолацију, или се вуна може попрскати везивом, компримовати на жељену дебљину и очврснути у пећи. Топлота фиксира везиво, а резултујући производ може бити крута или полукрута плоча или флексибилна вата.
Заштитни премази
Поред везива, за производе од фибергласа потребни су и други премази. Мазива се користе за смањење абразије влакана и директно се прскају по влакнима или се додају у везиво. Антистатички састав се такође понекад прска на површину изолационих простирки од фибергласа током фазе хлађења. Хладни ваздух који се увлачи кроз простирку доводи до тога да антистатичко средство продре у целу дебљину простирке. Антистатичко средство се састоји од два састојка - материјала који минимизира стварање статичког електрицитета и материјала који служи као инхибитор корозије и стабилизатор. Превлака је сваки премаз који се наноси на текстилна влакна током процеса обликовања и може садржати једну или више компоненти (мазива, везива или средства за везивање). Средства за везивање се користе на нитима које ће се користити за ојачавање пластике, како би се ојачала веза са ојачаним материјалом. Понекад је потребна завршна операција да би се уклонили ови премази или да би се додао још један премаз. За пластична ојачања, средства за везивање се могу уклонити топлотом или хемикалијама и нанети средство за везивање. За декоративне примене, тканине морају бити термички обрађене да би се уклонила средства за везивање и да би се ткање учврстило. Основни премази за бојење се затим наносе пре бојења или штампања.
Обликовање у облике
Производи од фибергласа долазе у широком спектру облика, направљени коришћењем неколико процеса. На пример, изолација за цеви од фибергласа се намотава на шипкасте облике који се називају трнови директно из јединица за обликовање, пре стврдњавања. Калупи, дужине од 91 цм или мање, затим се стврдњавају у пећи. Стврднути делови се затим ваде из калупа по дужини и секу на одређене димензије. По потреби се постављају облоге, а производ се пакује за испоруку.
Контрола квалитета
Током производње изолације од фибергласа, материјал се узоркује на више локација у процесу како би се одржао квалитет. Ове локације укључују: мешавину која се доводи у електрични топиони апарат; растопљено стакло из чауре која напаја влакнари; стаклена влакна која излазе из машине за влакнари; и коначни очврсли производ који излази са краја производне линије. Узорци стакла и влакана у расутом стању се анализирају на хемијски састав и присуство мана коришћењем софистицираних хемијских анализатора и микроскопа. Расподела величине честица материјала серије се добија пропуштањем материјала кроз низ сита различитих величина. Дебљина финалног производа се мери након паковања у складу са спецификацијама. Промена дебљине указује да је квалитет стакла испод стандарда.
Произвођачи изолације од фибергласа такође користе разне стандардизоване поступке испитивања за мерење, подешавање и оптимизацију акустичке отпорности производа, апсорпције звука и перформанси звучне баријере. Акустичка својства могу се контролисати подешавањем производних варијабли као што су пречник влакана, густина, дебљина и садржај везива. Сличан приступ се користи за контролу термичких својстава.
Будућност
Индустрија фибергласа суочава се са неким великим изазовима током остатка 1990-их и надаље. Број произвођача изолације од фибергласа повећао се захваљујући америчким подружницама страних компанија и побољшањима продуктивности америчких произвођача. То је резултирало вишком капацитета, које садашње, а можда и будуће тржиште, не може да прими.
Поред вишка капацитета, други изолациони материјали ће се такмичити. Камена вуна је постала широко коришћена због недавних побољшања процеса и производа. Изолација од пене је још једна алтернатива фибергласу у стамбеним зидовима и комерцијалним крововима. Још један конкурентски материјал је целулоза, која се користи у изолацији поткровља.
Због ниске потражње за изолацијом услед тржишта меких станова, потрошачи захтевају ниже цене. Ова потражња је такође резултат континуираног тренда консолидације трговаца и извођача радова. Као одговор на то, индустрија изолације од фибергласа мораће да настави да смањује трошкове у две главне области: енергији и животној средини. Мораће се користити ефикасније пећи које се не ослањају само на један извор енергије.
Како депоније достижу максималан капацитет, произвођачи фибергласа ће морати да постигну готово нулту производњу чврстог отпада без повећања трошкова. Ово ће захтевати побољшање производних процеса како би се смањио отпад (и за течни и гасовити отпад) и поновна употреба отпада где год је то могуће.
Такав отпад може захтевати поновну прераду и претопљење пре поновне употребе као сировине. Неколико произвођача већ решава ова питања.
Време објаве: 11. јун 2021.